Künstliche Intelligenz beschleunigt MRI des Blutflusses

Forscher von ETH und Universität Zürich haben eine Methode vor gestellt, die dynamische Magnetresonanztomografien (MRI) des Blutflusses massiv beschleunigen könnte. «Dank dieses Verfahrens könnte die quantitative Magnetresonanztomografie enorme Fortschritte machen», freut sich Sebastian Kozerke, Professor für Biomedizinische Bildgebung an ETH und Universität Zürich. Zusammen mit Valery Vishnevskiy und Jonas Walheim hat er eine Methode entwickelt, die das sogenannte 4D-​Fluss-MRI massiv beschleunigt.

«Heute dauern Aufnahme und Nachverarbeitung eines 4D-​Fluss-MRIs bis zu 30 Minuten. Unsere Resultate zeigen, dass dies in Zukunft innerhalb von fünf Minuten möglich sein könnte.» Die zu Grunde liegende Arbeit ist Anfang dieser Woche im Fachjournal «Nature Machine Intelligence» als Artikel und Cover der April-​Ausgabe erschienen.

Die Magnetresonanztomografie (MRT oder MRI) ist ein wichtiges Verfahren für die klinische Diagnose. Sie ist nicht gesundheitsschädlich und liefert präzise Bilder aus dem Körperinneren. Mit der Methode können Weichteile wie Gewebe und Organe in 3D und mit hohem Kontrast dargestellt werden.

Darüber hinaus liefern spezielle Aufnahmetechniken Informationen über die Dynamik des Herzkreislaufsystems. Insbesondere erlauben 4D-​Fluss-MRI Messungen, dynamische Veränderungen des Blutflusses in den Blutgefässen zu quantifizieren. Solche dynamischen Bilder sind insbesondere zur Erkennung von Herz-​Kreislauf-Erkrankungen von grossem Nutzen.

Das heute gängige 4D-​Fluss-MRI hat jedoch einen gewichtigen Nachteil: die Methode ist sehr zeitaufwändig. Zwar kann die Datenaufnahme im MRI-​Scanner bereits innerhalb von vier Minuten erfolgen. Jedoch hat diese komprimierte Erfassung (sogenanntes Compressed Sensing) ihren Preis: Die folgende Bildrekonstruktion erfolgt iterativ und dauert darum sehr lange.

Bis die Bilder auf dem Rechner des Arztes sind, vergehen 25 Minuten und mehr. Entsprechend liegen die Ergebnisse der Messung erst lange, nachdem der Arzt die Untersuchung abgeschlossen hat, vor. Aus diesen Gründen hat sich das 4D-​Fluss-MRI im medizinischen Alltag noch nicht durchgesetzt. Veränderungen von Blutflussströmungen werden heute primär mittels Ultraschall diagnostiziert – eine schnellere, aber im Vergleich zum MRI weniger präzise Methode.